Исследование, выпущенное на этой неделе, предполагает, что химиотерапии антирака, использующие наночастицы, чтобы поставить препараты глубоко в ткани опухоли, будут более эффективными, если частицы будут положительно электрически наполнены, потому что они взяты до большей степени распространяющимися клетками, согласно команде химиков и инженеров-химиков в Массачусетском университете Амхерст.Это вызвано тем, что положительное поверхностное обвинение позволяет лучшее внедрение наночастиц через клеточную мембрану, механизм, который исследователи нашли поставкой контрольных групп к большинству опухолевых клеток. Одновременно, «отрицательные частицы, распространяющиеся более быстро, могут выполнить лучше при поставке препаратов глубоко в ткани», говорит Нил Форбс Амхерста UMass с химиком Винсентом Ротелло и коллегами.
Их описание новой «настраиваемой» системы доставки появляется в текущей проблеме Нанотехнологий Природы.Для этой работы инженер-химик Форбс и коллеги изобрели специальный трехмерный cylindroidal «лабораторная опухоль» устройство о размере периода в конце этого предложения. Они позволяют исследователям изучать и сравнивать относительное внедрение и показатели распространения частиц доставки лекарственных средств на среднем уровне сложности, выше, чем единственные клетки, но менее сложный, чем целое животное.
Как Форбс объясняет, «Этот второй план, оказывается, размер, в котором распространение играет роль в доставке лекарственных средств химиотерапии к тканям. Изучение уровня клетки является слишком маленьким; мы уже знаем, что препараты могут убить опухолевые клетки там».
Также для этого исследования, химик Ротельо и коллеги изобрели основные золотые частицы на 2 миллимикрона, которые могут быть покрыты различными поверхностными материалами, такими как флуоресцентная краска или лекарства от рака. Они – 6 миллимикронов в целом, когда покрыто лигандом, давая им различные свойства и функциональности. Исследователи обращаются к этой способности изменить особенности наночастиц, т.е. добавить различные химические показатели или полярности, как «настраиваемая поверхностная функциональность».Было уже известно, что отсутствие точности поставки является ключевым ограничением в химиотерапии, говорит Форбс.
Твердые раковые образования часто имеют нерегулярное устройство кровеносного сосуда, с одной стороны, что означает, что всегда будут некоторые клетки, избегающие химиотерапии. Но путем экспериментирования с различными полезными грузами продолжил золотые наночастицы при новой опухоли cylindroid устройство, Rotello, Форбс и коллеги нашли, что настраиваемые золотые наночастицы имеют большой потенциал, чтобы преодолеть такие препятствия, потому что они являются маленькими, распространяются легко через опухоль и являются менее токсичными к телу, чем другие молекулы. В математическом моделировании и экспериментах, проверяющих эффективность нескольких условий: лекарственное средство или краска без частиц; частицы, покрытые краской флуоресцеина, положительным или отрицательным зарядом; и частицы покрыли доксорубицином лекарства от рака, положительным или отрицательным зарядом, исследователи Амхерста UMass показывают, что золотые наночастицы перемещают и локализуют по-другому в 3D cylindroid ткани опухоли, в зависимости от того, или ли наночастицы положительно отрицательно наполнены.Далее, они говорят, что при большинстве обстоятельств, положительно наполненные наночастицы улучшат поставку до большинства клеток в пределах опухолей, тогда как отрицательно заряженные частицы выполнили бы лучше при поставке препаратов глубоко в ткани, потому что они распространились при более быстром уровне. «Математические модели предположили, что темп клеточного внедрения обеих частиц был быстр в апоптотических и некротических тканях.
Кроме того, кинетика внедрения положительных частиц необратима, но обратима для отрицательных частиц по исследованным временным рамкам», пишут они.В целом, Rotello, Форбс и коллеги подводят итог, «способность настроить поверхностное обвинение, чтобы управлять проникновением ткани и выпуском лекарственного средства делает золотые наночастицы, гибкое и мощное транспортное средство доставки лекарственных средств» и то внедрение, не распространение, являются доминирующим механизмом в поставке частицы. «Что мы смогли сделать, должен получить больше лекарственного средства в клетки с положительно заряженными частицами, чем с отрицанием или с одним только лекарственным средством», добавляет Форбс.В будущем он добавляет, «если бы Вы собирались продолжать проектировать частицы для доставки лекарственных средств, то Вы искали бы тех, которые улучшают внедрение, а не распространение, на основе этих экспериментов.
Это дает нам платформу, где мы можем использовать эти инструменты, чтобы посмотреть на другие лекарства от рака и оценить отношение между эффектами уровня клетки и уровня ткани».Моделирование и эксперименты были поддержаны грантами от Национальных Институтов Здоровья и Национального научного фонда.
ИсточникМассачусетский университет Амхерст